Мир физики и физика мира. Простые законы мироздания

Объясняет ли этот процесс полностью проблему измерения или нет – вопрос, который все еще горячо дебатируется в определенных кругах. Попытка решить сложную проблему измерений в квантовой механике (или провести границу между мельчайшим квантовым миром и масштабным классическим миром) была впервые осуществлена в середине 1930-х годов знаменитым Эрвином Шредингером при помощи мысленного эксперимента. Несмотря на то что Шредингер был одним из пионеров и отцов-основателей в этой области знаний, он неоднократно высказывал сомнения насчет смысла квантовой механики. Шредингер спрашивал, что бы случилось, если бы мы поместили кошку в ящик с радиоактивным веществом и смертельным ядом. Пока наш ящик закрыт, мы не можем сказать, была ли испущена радиоактивная частица, которая активирует механизм выделения яда, который убьет кошку. Все, что мы можем сделать, – это высчитать вероятность двух возможных исходов, когда мы откроем ящик: либо частица уже испущена и кошка мертва, либо нет и кошка жива. Однако согласно законам квантовой механики, пока ящик закрыт, субатомные частицы будут повиноваться законам квантового мира; следует признать принцип квантовой суперпозиции, и тогда наша частица одновременно уже испущена и еще нет.

В закрытом ящике судьба кошки зависит от квантового события. Шредингер утверждал, что, поскольку сама кошка состоит из атомов, пусть даже их триллионы, каждый из них – некая квантовая сущность, которая тоже должна существовать в квантовой суперпозиции: одновременно в состоянии живом и мертвом. Однако определенный исход мы сможем увидеть, только если откроем ящик. То есть кошка либо жива, либо мертва, а вовсе не находится в состоянии полной неопределенности.

Разумный способ решения этой проблемы в том, чтобы предположить, что такие квантовые суперпозиции докогерируют в окружающую среду и поэтому не сохраняются надолго в отношении таких макроскопических объектов, как кошка, которая никогда не бывает одновременно в двух состояниях даже до того, как мы открываем ящик. На самом деле хотя изолированный радиоактивный атом, пока мы его не увидели, следует считать находящимся в суперпозиции, одновременно в распавшемся и нераспавшемся состоянии, он находится в сложной среде, состоящей из воздуха, счетчика Гейгера и кошки, с которыми он мгновенно вступает в состояние запутанности, так что опция двух одновременных состояний не сохраняется.

Так что, проблема решена? И правда ли, что два альтернативных состояния кошки отражают не более чем наше неведение относительно ее судьбы, пока мы не откроем ящик? Если это не так, то нам все равно остается неизвестно, что за физический процесс происходит, когда мы открываем ящик. Что случилось с опцией, которой мы не наблюдаем? Сторонники интерпретации квантовой механики как множества вселенных считают, что этому есть простое и четкое объяснение. Они утверждают, что теперь у нас есть две параллельные реальности, в каждой из которых реализуется своя опция. То, что мы обнаружим, открыв наш ящик, отражает ту реальность, в которой находимся мы сами.

Другие физики, которые не готовы принять идею бесконечно увеличивающегося количества реальностей, выдвинули целый ряд альтернативных теорий, которые все равно требуют существования объективной реальности в отсутствии измерений, причем каждая теория содержит какой-то причудливый, скрытый аспект реальности. Например, иной способ интерпретации квантовой теории был предложен в 1920-х годах французским физиком Луи де Бройлем, а затем в течение нескольких десятилетий подробно разрабатывался Дэвидом Бомом. Согласно этой теории, квантовый мир состоит из частиц, передвижение которых определяется волновой функцией. Их свойства скрыты от нас (они называются скрытыми переменными), но они описывают квантовый мир без той расплывчатости, которая характерна для копенгагенской картины бытия. Вместо того чтобы считать, что сам электрон проявляет свойства волны и частицы в зависимости от того, как мы проводим измерения, предполагается, что существуют и волны, и частицы, но заметить мы можем только частицы. Небольшая, но очень увлеченная группа физиков во всем мире считает, что у теории Бройля – Бома большие перспективы, однако это очень мало исследованная опция в ряду возможных квантовых интерпретаций.

Как бы меня ни увлекал этот разговор, придется здесь прерваться, поскольку другие книги гораздо глубже освещают эту тему, а мои возможности ограниченны. В любом случае для меня проблема квантовой механики еще не решена, но пока мы на этом остановимся.